JP2012024663A - 固体と空気の分離システム - Google Patents

Abstract

【課題】空気搬送したプラスチックフィルム片、紙片等の固形物を搬送空気と分離する固気分離システムにおいて、サイクロン方式に代わる安価かつ簡易的なシステム提供する。
【解決手段】上端面が封鎖され、下端面が解放された円筒にあって、上方部に旋回導入部と、これに連通する多孔筒とこれを覆う外筒とによりなる空気排出空間に連通する排出ダクト、空気流量制御弁を通して送風機にて空気を誘引分離し輸送用空気として循環利用する。多孔筒の孔を通過しない固体は多孔筒内壁の下部から自然落下するように構成し、回転バルブ、二重ダンパー等のシール排出機器を不要とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、主として廃棄プラスチック等の浮遊材が混入する空気流から浮遊材を分離する空気搬送物分離システムに関する。

近年、容器包装プラスチック類は、プラスチック製ゴミ袋につめられ資源ごみとして選別回収され、中間処理場にて一次選別の後圧縮梱包され再資源化工場へ送られる。再資源化工場では二次選別、破砕、洗浄、乾燥、粒状化等が行われ再びプラスチック原料へ戻す作業がおこなわれている。

家庭等から回収される容器包装プラスチックごみには、プラスチックの包装材、ゴミ袋等プラスチックの袋、プラスチックボトル、プラスチックのおもちゃ（異物）の他、禁忌品と呼ばれるライターおよび小型金属ごみ（異物）が混在している。このため異物の除去が重要な作業となる。

一般に回収された容器包装プラスックごみは、袋を破った後ベルトコンベアに流され、目視による異物除去が実施されている。しかしながらプラスチック包装材は嵩密度が低く嵩張るため、目視による異物の視認を難しくしている。特に禁忌品と呼ばれるライター、小物金属等はプラスチック包装材の下に隠れている或いはこれらに紛れ込んでいるため視認が極めて困難である。このため破袋後にトロンメル等、篩を通し小物を篩下に落下させ小物の異物を除去する方法も取られている。

この時篩の孔径は十分大きくする必要がある。何故なら小物異物は包装材に包まれていることが少なくなく、これらは網目を通過しない。また、篩の孔が大きい場合、これを通過した被選別物の中には小物異物のほかに資源化しうるプラスチックフィルム類が多く含まれ資源プラスチックの回収率が低下する。このため最近、篩下の残渣ごみから風力により資源化しうるプラスチックフィルム類を選別回収し、空気輸送またはコンベアにより再び資源系のラインへ戻すことも行われている。一方、プラスチックの再資源化工場では、資源系プラスチック類の選別、破砕、洗浄、乾燥、粒状化等、資源ごみとして回収されたプラスチック類を再びプラスチック原料へ戻す作業がおこなわれている。一般に破砕されたプラスチック類の搬送には空気搬送が使われている。

空気搬送技術は古くから普及し、確立された技術である。図１１ に従来の固体と空気の分離システムを示す。前記システムは、送風機１、被輸送物の投入機２、配管１５、固気分離器３から構成される。固気分離器３には逆円錐型円筒のサイクロン１６がよく使われる。サイクロン１６は逆円錐型円筒の下部排出口に連通し、機密性を保ちながら固体を排出しうる回転バルブ或いは二重ダンパー等のシール排出機器１７が設けられている。逆円錐円筒は構造的にも簡単であり、製作コストも高くない。しかしながら回転バルブ或いは二重ダンパー等のシール排出機器１７は高価かつ重量物となる。加えて、フィルム片のようにかさばる搬送物を排出するためには大きな排出機器が必要となる。サイクロン１６の大きさが、処理量に対して不十分な場合、空気とプラスチック片との分離が不十分となり戻し空気側にプラスチック片が混入する。
（特許文献１）は空気搬送ダクトに連通する密閉カバーつきコンベア内にて空気と被搬送物を分離するもので、特に大きなプラスチック片類を分離するのに適している。（特許文献２）は一般的な吸引型サイクロンにおいて、ロータリーバルブ等従来型のシール排出機構を使わず低コスト粉塵排出装置に関するものである。

特開２００８−１２０５０１号公報 特開２００９−１８９９６５号公報

本発明は、上記問題点を解決し、主として、廃棄プラスチック中のフィルム片等の浮遊材と、空気とを分離する簡易的な固気分離システムを提供する事を目的とする。

上記課題は以下の手段により解決される．
請求項１は、従来のサイクロン型の固気分離システムに不可欠な排出口の回転バルブ又は二重ダンパー等のシール排出機器を不要としている。構造的には上端面が封鎖され、下端面が解放された円筒の内周面に沿って固体と搬送空気を導入する導入ダクトを持つ旋回導入円筒６と、当該旋回導入円筒６と同軸かつ下部に連通し設けられ多孔筒７および当該多孔筒を覆う外筒８と、当該外筒８に連通する排出ダクト１０と、当該排出ダクト１０に連通する空気流量制御弁４と、当該空気流量制御弁４に連通して設けられた送風機１と、投入機２により構成されることを特徴としている。

空気搬送物は投入機２にて送風機１による搬送空気に混入され配管Ａ１５ａを経て、導入ダクト５より旋回導入円筒６へ吹きこまれる。空気搬送物は旋回導入円筒６内を旋回しながら多孔筒７を通って下方へ流れる。この過程で空気は多孔筒７の孔を通過し空気排出空間９、排出ダクト１０を通り送風機１へ吸引される。一方多孔筒７の孔径より大きなプラスチック等の固体は、多孔筒７の内壁に沿って自然落下し下端より排出される。
この時、旋回導入円筒６に吹き込まれる搬送空気量と空気排出量とのバランスが取れていない場合、例えば旋回導入円筒６に吹き込まれる搬送空気量が空気排出量より多い場合には搬送空気の一部が多孔筒７の下端排出口よりもれ出る、あるいはその逆の場合にはフィルム状プラスチックが多孔筒７の内側の上下中間部で浮遊し、落下不能に陥ることがある。空気流量制御弁４はこのバランスを調整するもので、フィルム状プラスチックの落下不良を解決するのに特に有効である。

請求項2の発明は、請求項1に記す排出ダクト１０に配管１５ｂをつなぎ送風機１の吸入口へ、送風機の吐出口を投入機２へつなぎ導入ダクト５を通じ固気分離器３へ導入し、空気循環型としたことを特徴としている。これにより搬送空気の外部への排気は極めて微少となる。更に、全体の系の空気バランスの観点から旋回導入円筒６の天板に空気逃がし弁１２を設けることにより搬送空気の漏れを軽減することができる。たとえば旋回導入円筒６に吹き込まれる搬送空気が空気排出量を上まわり搬送空気の一部が多孔筒下端からもれ出る場合、この逃がし弁１２より搬送空気の一部を逃がすことにより解決できる。逃がし弁１２を通過した空気はフィルターを通って外部へ放出される。この場合、外部に排出される空気量は搬送空気量の１０％未満のため排気清浄の設備費は軽微である。したがって排気清浄化のためのバグフィルター等の大型の設備が不要となり、設備および運転に係わる経費の削減高価は大きい。

フィルム状プラスチックは、多孔筒７に貼りつき空気の排出を阻害することがある。フィルム状プラスチックが多孔筒７に貼りつくと自然には解除不能に陥りやがては多孔筒７内部の全体を覆い空気の排出が不能になる事がある。

請求項３の発明は、これを解決するもので、請求項1に記す多孔筒７と外筒８よりなる空気排出空間９を隔壁１３にて複数空間に分割し、当該複数空間のそれぞれに連通する排気ダクトを設け、これら複数の排気ダクトを自動分岐弁１４に連通させ、それぞれの空間から所定の時間間隔で排気する事を可能としている。多孔筒７に貼りついたフィルム状プラスチックは非吸引時に自然落下する。なお、非吸引時に当該空間に逆圧を加え強制的に貼りつきを解除することも可能である。

従来技術のサイクロン方式に不可欠な回転バルブ又は二重ダンパー等のシール排出機器１７を不要とした。このため、排出口を十分に大きくとることが可能となり、特に嵩密度が低いフィルム状プラスチックと空気の分離の場合でも排出口での詰まりが皆無となった他、装置コストと設置スペースを大幅に削減できた。
又、空気排出空間９を隔壁１３により複数に分割し交互排気および交互逆洗を可能としたため、多孔筒７の目詰まりによるトラブルは皆無となった。

本発明における、第1の実施形態を示した固体と空気の分離システム図である。 上記図１の固気分離器Ａの正面図である。 図２の平面図である。 図２のＡ−Ａ断面図である。 本発明における、第２の実施形態を示した固体と空気の分離システム図である。 上記図5の固気分離器Ｂの正面図である。 図６の平面図である。 図６のＢ−Ｂ断面図である。 自動分岐弁である。 空気流量制御弁である。 従来の固体と空気の分離システム図である。

発明の第１の実施形態における固体と空気の分離システムを図１に、固気分離器Ａの正面図を図２に、図２の平面図を図３に、図２のＡ−Ａ断面図を図４に示す。又第２の実施形態における固体と空気の分離システムを図５に、固気分離器Ｂの正面図を図６に、図６の平面図を図７に、図６のＢ−Ｂ断面図を図８に、自動分岐弁を図９に、空気流量制御弁図１０に示す。更に従来の固体と空気の分離システムを図１１に示す。

第１の実施形態における固体と空気の分離システムについて、図１から図４を用いて以下に詳述する。
本装置は、図１に示すように送風機１と、投入機２と、固気分離器Ａ３ａと、空気流量制御弁４と、前記機器相互間をつなぐ配管又はダクト及び逃がし弁１２とにより構成される。
投入機２より投入された固体は、送風機１による搬送空気により図３にしめす導入ダクト５を通り旋回導入内筒６の接線方向から旋回導入内筒６の内周面に沿って吹き込まれる。固体と空気は旋回しながら図２に示す旋回導入内筒６および円筒６に内通する図４に示す多孔筒７を降下する。降下中多孔筒７で空気は空気排出空間９へ排出される。また多孔筒７の孔径より大きい固体は多孔筒７を降下し下部から搬送物コンテナ１１に排出される。多孔筒７を通過した空気は排気ダクト１０および空気流量制御弁４を通って送風機へ吸引される。

一般にプラスチック類の搬送には秒速２０−２５ｍ程度の管内速度が必要とされる。使用する送風機１の仕様は、輸送距離や配管抵抗に起因する圧力損失と送風量にて決められる。空気流量制御弁４は、循環空気量を最適に調整するために使われる。吸引力が大きすぎる場合、フィルムが多孔筒７に貼りつくことがある。空気流量制御弁４は、図１０に示すように流量制御弁Ａ４ａと流量制御弁Ｂ４ｂとにより構成され両者の開度を調整することにより、輸送のための空気の管内速度を保ちかつ循環空気量を最適化し、貼りつきを極小にすることができる。上記は請求項１に記載した構成であり特別なシール排出機器１７を設けることなく固体と空気とを分離することができる。

本実施形態では更に請求項２で記載した逃がし弁１２を具備している。
即ち固体と空気の分離システムにおいて、理想的には多孔筒７下部からは固体のみが排出され、空気の噴出しは皆無であること、即ち空気は系内を循環し、工場内環境を汚す系外への排出はゼロであることが望ましい。しかしながら、投入機２では搬送される固体のみでなくこれに付随して固体の周囲の空気も吸い込まれる。このため固気分離器３では排気される空気よりも吹き込まれる空気量が多くなる。逃がし弁１２は吹き込まれた空気の一部を固気分離器３の外へ逃がすためのもので、正圧になる旋回導入円筒６の上面に設けられている。逃がし弁１２からの排気はフィルターを通して行われる。

先に記した多孔筒７へのプラスチックフィルムの張り付きは一度張り付くと空気を排出しうる多孔筒７の面積が減少し、多孔筒７を通過する風の流速が増すため、ますますフィルムが張り付きやすくなり自然には回復しない。送風機１の吸引側は通常負圧であるが多孔筒７にフィルムが張り付くとこの負圧が増大する。この圧力を検出し、一時的に送風機１を停止し、張り付いたフィルムを自然落下させることが必要になる。
この場合一時運転停止を余儀なくされるが連続運転のプラントの空気輸送手段として用いる場合には問題となる。
第２の実施形態は上記の問題を解決するためになされたものである。

第２の実施形態における固体と空気の分離システムについて、図５から図９を用いて以下に詳述する。
本システムは、図５に示すように送風機１と、投入機２と、固気分離器Ｂ３ｂと、空気流量制御弁４と、自動分岐弁１２と、前記機器相互間をつなぐ配管又はダクトにより構成される。
投入機２より投入された固体は、送風機１による搬送空気により図７にしめす導入ダクト５を通り旋回導入内筒６の接線方向から旋回導入内筒６の内周面に沿って吹き込まれる。固体と空気は旋回しながら図６に示す旋回導入内筒６および旋回導入円筒６に内通する多孔筒７を降下する。降下中多孔筒７で空気は空気排出空間９へ排出される。

図８に示すように空気排出空間９は、隔壁１３により空気排出空間Ａ９ａと空気排出空間Ｂ９ｂとに２分割され、それぞれは排気ダクトＡ１２ａと、排気ダクトＡ１２ｂとを、経て図９の自動分岐弁１４に接続されている。自動分岐弁１４において、自動分岐弁Ａ１４ａ又は自動分岐弁Ｂ１４ｂは交互に開閉するため、空気排出空間Ａ９ａ又は空気排出空間Ｂ９ｂのいずれかが送風機１により吸引される。吸引中の空気排出空間９ａ又は９ｂに臨む多孔筒７にはフィルムが張り付くことがある。張り付いたフィルムは吸引閉の期間に自然にはがれ落下する。自動分岐弁１４ａ又は１４ｂの開閉は概ね３分間毎に交互に行われる。

また、張り付き解除が不十分の時は、休止期間中の空気排出空間Ａ又はＢに図示しない逆洗エアーを導入することにより更に確実に解除できる。その他の動作、機能は前述した実施形態１の場合と同等である。
又、前記旋回導入円筒６、多孔筒７、外筒８は、必ずしも円筒状の必要はなく、たとえば多角形状であっても同様の効果が得られる。

本発明に係わる固体と空気の分離システムは、廃棄プラスチック等の固形物を空気搬送した後、固形物と輸送空気を分離する固気分離に利用できる。特に従来法の適用が難しい、固形物が、プラスチック片、紙片状で風に飛びやすく、かつ寸法が大きく場合に最適である。

１・・・送風機、
２・・・投入機、
３・・・固気分離器、
３ａ・・・固気分離器Ａ、
３ｂ・・・固気分離器Ｂ、
４・・・空気流量制御弁、
４ａ・・・流量制御弁Ａ、
４ｂ・・・流量制御弁Ｂ、
５・・・導入ダクト、
６・・・旋回導入内筒、
７・・・多孔筒、
８・・・外筒、
９・・・空気排出空間、
９ａ・・・空気排出空間Ａ、
９ｂ・・・空気排出空間Ｂ、
１０・・・排気ダクト、
１０ａ・・・排気ダクトＡ、
１０ｂ・・・排気ダクトＢ
１１・・・搬送物コンテナ、
１２・・・逃がし弁、
１３・・・隔壁、
１４・・・自動分岐弁、
１４ａ・・・自動分岐弁Ａ、
１４ｂ・・・自動分岐弁Ｂ、
１５・・・配管、
１５ａ・・・配管Ａ、
１５ｂ・・・配管Ｂ、
１６・・・サイクロン、
１７・・・シール排出機器

Claims (3)

1. 上端面が封鎖され、下端面が解放された円筒にあって、当該円筒の接線方向に沿って固体と搬送空気の導入ダクトを持つ旋回導入円筒と、当該旋回導入円筒と同軸でかつ前記旋回導入円筒の下部に連通し設けられ多孔筒および当該多孔筒を覆う外筒と、当該外筒に連通する排出ダクトと、当該排出ダクトに連通する空気流量制御弁と、当該空気流量制御弁に連通して設けられた送風機と、送風機の吐出口へ連結し設けられた投入機により構成されることを特徴とする固体と空気の分離システム。
2. 前記旋回導入円筒の上端面に逃がし弁を設けかつ前記排出ダクトを前記送風機の吸入口へ、当該送風機の吐出口は前記投入機を経由して前記導入ダクトへ連結したことを特徴とする請求項1に記載した固体と空気の分離システム。
3. 前記多孔筒と当該多孔筒を覆う前記外筒により形成される空間を隔壁にて複数空間に分割し、当該複数空間のそれぞれに連通する複数の排気ダクトを設け、当該複数の排気ダクトを複数の流入口を有する自動分岐弁に連通させ、当該自動分岐弁の排気口を送風機の吸入口へ連通させ、前記複数空間から所定の時間間隔で排気する事を可能としたことを特徴とする請求項１および請求項2に記載した固体と空気の分離システム。

Images